CN111442042A - 一种外转子电机刹车系统及具有该系统的低速运动装置 - Google Patents

一种外转子电机刹车系统及具有该系统的低速运动装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种外转子电机刹车系统，其包括外转子电机、传动机构、从动装置和制动装置，所述传动机构包括固定于外转子电机的转子上的宽径传动件、以及与宽径传动件以相同线速度连动的窄径传动件，所述从动装置包括支撑架、以及穿设于支撑架上并与窄径传动件同轴连接的从动轴，所述制动装置设置于支撑架上并用于控制从动轴抱死或释放于支撑架。本发明具有降低刹车成本，并减小刹车系统的大小和重量的优点。

Description

一种外转子电机刹车系统及具有该系统的低速运动装置
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及一种使用小制动件的低速外转子电机刹车系统及具有该系统的低速运动装置。
背景技术
目前，外转子电机广泛应用于机器人行业，发展越来越快，外转子电机对抱死技术需求也原来越高。传统电机刹车系统多是通过失电刹车抱死转轴，对于外转子电机则是抱死电机外盖，失电刹车扭矩越大体积越大，当需要在大扭矩电机上加失电刹车时，如若选择对应扭矩的失电刹车，刹车体积庞大，并且成本极高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种利用小制动装置对大扭矩外转子电机进行制动的外转子电机刹车系统，具有降低刹车成本并减小刹车系统的大小和重量的优点。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种外转子电机刹车系统，包括外转子电机、传动机构、从动装置和制动装置，所述传动机构包括固定于外转子电机的转子上的宽径传动件、以及与宽径传动件以相同线速度连动的窄径传动件，所述从动装置包括支撑架、以及穿设于支撑架上并与窄径传动件同轴连接的从动轴，所述制动装置设置于支撑架上并用于控制从动轴抱死或释放于支撑架。
通过采用上述技术方案，外转子电机的转子与宽径传动件相固定，因此两者将会发生同步转动。宽径传动件和窄径传动件通以相同的线速度进行连动，且宽径传动件的半径大于窄径传动件的半径，从而宽径传动件大扭矩低转速转动将转化为窄径传动件的小扭矩高转速转动。从动轴与窄径传动件同步转动，因此对从动轴进行制动即可阻止外转子电机的转子继续转动。制动装置设置于支撑架上，通过将从动轴固定或释放于支撑架，从而实现小扭矩刹车控制大扭矩外转子电机。由于该外转子电机适用于低速领域，因此在本领域内，大扭矩低转速转动转化小扭矩低转速并不容易对传动机构造成损坏。由于将大扭矩刹车转化为小扭矩刹车，因此相比于传统的设置于定子上的外转子电机刹车系统，制动装置能够制作得更小，有效降低大扭矩刹车带来的成本问题。同时，该刹车系统结构简单，易装配并且结构灵活多变，能够适配于多种环境下的外转子电机。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述制动装置为连接支撑架和从动轴的失电制动器。
通过采用上述技术方案，失电制动器为断电时电磁脱离且弹簧施压的摩擦片式制动器，实现快速停车和准确定位，具有轴向尺寸小但制动扭矩足够大的特点。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述制动装置包括固定于从动轴上并与从动轴同步转动的摩擦片、套设在从动轴上并在从动轴的轴向上移动的制动片、以及用于控制制动片抵接或远离摩擦片以抱死或释放外转子电机的控制机构。
通过采用上述技术方案，摩擦片与从动轴同步转动，当摩擦片被制动片抱死时，外转子电机将会同时被抱死。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述控制机构包括设置于制动片远离摩擦片一侧的支撑架上的电磁吸附件、以及连接制动片和支撑架的复位弹簧，所述制动片具有铁磁性，所述复位弹簧用于将制动片抵紧在摩擦片上，所述电磁吸附件通电以控制制动片脱离于摩擦片。
通过采用上述技术方案，在电磁吸附件通电状态下，制动片被吸附在电磁吸附件上，也就是说，制动片此时远离摩擦片，摩擦片和从动轴的转动不受到阻碍，外转子电机正常工作。在电磁吸附件断电状态下，复位弹簧用于将制动片抵紧在摩擦片，此时摩擦片对制动片的转动产生阻尼以抱死制动片和从动轴，通过传动机构的作用，进而抱死外转子电机的转子的转动。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述宽径传动件和窄径传动件均为齿轮盘且相互啮合。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述宽径传动件和窄径传动件均为轮盘且通过带传动。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述宽径传动件和窄径传动件均为齿轮盘且通过链传动。
通过采用上述技术方案，能够实现各种比例扭矩的变化，同时从动装置和制动装置的位置设置具有较高的自由度。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述齿轮盘螺栓连接于外转子电机的转子上。
通过采用上述技术方案，齿轮盘与外转子电机通过螺栓相固定，转子的力矩将稳定的传递到齿轮盘上。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述支撑架包括两个固定板、一个挡板和一个连接板，两个固定板均位于挡板的同侧且均与挡板平行设置，所述连接板设置于两个固定板和挡板的一侧，所述连接板一体连接于挡板和两个固定板的端面；所述从动轴为圆轴且穿设于两个固定板上并与固定板通过轴承连接；所述窄径传动件位于两个固定板之间并与从动轴键连接，所述摩擦片与从动轴通过键连接，所述摩擦片和制动片均位于支撑架中部固定板和挡板之间，所述摩擦片相比制动片靠近挡板；所述电磁吸附件设置于支撑架中部的固定板上。
本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种低速运动装置，包括轮毂和上述的外转子电机刹车系统，所述外转子电机安装于轮毂中。
通过采用上述技术方案，该外转子电机设置于轮毂中，为轮毂的运动提供动力，由于轮毂低速运动，因此将外转子电机的高扭矩低转速转动转变为低扭矩高转速转动时，对从动轴进行制动不容易使传动机构出现崩齿和断带等现象，从而实现小扭矩刹车制动大扭矩电机的方案，降低刹车成本、刹车大小和刹车重量，为其它装置的安装预留下空间。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.利用小扭矩刹车控制大扭矩外转子电机，降低刹车成本，并减小刹车系统的大小和重量；
2.结构简单，易装配并且结构灵活多变。
附图说明
图1是第一种优选实施方式中一种外转子电机刹车系统的整体示意图；
图2是第二种优选实施方式中一种外转子电机刹车系统的爆炸图；
图3是第四种优选实施方式中一种外转子电机刹车系统的整体示意图；
图4是第五种优选实施方式中一种外转子电机刹车系统的整体示意图。
图中，
1、外转子电机；
2、从动装置；21、支撑架；211、固定板；212、挡板；213、连接板；22、从动轴；
3、传动机构；31、宽径传动件；32、窄径传动件；
4、制动装置；41、摩擦片；42、制动片；43、控制机构；431、电磁吸附件；432、复位弹簧；
5、轮毂。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的一种外转子电机刹车系统，参考图1和图2，包括用于向外输出动力的外转子电机1、从动装置2、用于将外转子电机1的转动传动给从动装置2的传动机构3、以及用于制动从动装置2以抱死外转子电机1的制动装置4。
继续参考图1，传动机构3包括固定于外转子电机1的转子上的宽径传动件31、以及与宽径传动件31以相同线速度连动的窄径传动件32，宽径传动件31通过螺栓固定于外转子电机1的转子靠近定子轴的一侧，在本实施例中，宽径传动件31和窄径传动件32均为齿轮盘且相互啮合，宽径传动件31的直径大于窄径传动件32的直径。
从动装置2包括支撑架21、以及穿设于支撑架21上并与窄径传动件32同轴连接的从动轴22。支撑架21包括两个固定板211、一个挡板212和一个连接板213，两个固定板211均位于挡板212的同侧且均与挡板212平行设置，连接板213设置于两个固定板211和挡板212的一侧，并与挡板212和两个固定板211的端面一体连接，换而言之，挡板212、连接板213和两个固定板211整体呈“E”字形设置。从动轴22为圆轴，其穿设于两个固定板211上并与固定板211通过轴承连接。窄径传动件32位于两个固定板211之间并与从动轴22键连接。
制动装置4为失电制动器，失电制动器连接支撑架21和从动轴22。失电制动器在失电时，失电制动器上的摩擦片41对转动产生阻尼以抱死从动轴22，通过传动机构3的作用，进而抱死外转子电机1的转子的转动。
第二种优选实施方式：
与第一种优选实施方式的区别点在于，参考图2，制动装置4包括摩擦片41和制动片42、以及用于控制制动片42抵接或远离摩擦片41的控制机构43。摩擦片41和制动片42均位于支撑架21中部固定板211和挡板212之间，且摩擦片41相比制动片42更靠近挡板212。摩擦片41为表面具有摩擦材料的圆片，从动轴22穿设于摩擦片41的轴线上并带动摩擦片41同步转动，在本实施例中，摩擦片41与从动轴22通过键连接。制动片42为与摩擦片41的直径相适配的圆片，其内部设置有衔铁（图上未示出），因此制动片42整体具有铁磁性。从动轴22同样穿设于制动片42的轴线，制动片42在从动轴22的轴向上移动，且从动轴22的周向上与固定板211相固定，也就是说，制动片42不会跟随从动轴22转动，这可以通过在固定板211上设置穿入制动片42的导向柱实现（图上未示出），但凡采用其他的方式保证固定板211与制动片42在从动轴22的周向上的位置相对固定的方式均可。
控制机构43包括设置于制动片42远离摩擦片41一侧的支撑架21上的电磁吸附件431、以及连接制动片42和支撑架21的复位弹簧432，在本实施例中，电磁吸附件431由励磁线圈和磁轭组成（图上未示出），并设置于支撑架21的中部的固定板211上。在电磁吸附件431通电状态下，制动片42被吸附在电磁吸附件431上，也就是说，制动片42此时远离摩擦片41，摩擦片41和从动轴22的转动不受到阻碍，外转子电机1正常工作。在电磁吸附件431断电状态下，复位弹簧432用于将制动片42抵紧在摩擦片41，此时摩擦片41对制动片42的转动产生阻尼以抱死制动片42和从动轴22，通过传动机构3的作用，进而抱死外转子电机1的转子的转动。
第三种优选实施方式：
与第一种优选实施方式的区别点在于，参照图3，宽径传动件31和窄径传动件32均为圆盘且通过带传动。
第四种优选实施方式：
与第一种优选实施方式的区别点在于，宽径传动件31和窄径传动件32通过链传动。
第五种优选实施方式：
参照图4，为本发明公开的一种低速运动装置，包括轮毂5和上述四种优选实施方式中任意一种所述的外转子电机刹车系统，外转子电机1安装于轮毂5中。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种外转子电机刹车系统，其特征在于，包括外转子电机(1)、传动机构(3)、从动装置(2)和制动装置(4)，所述传动机构(3)包括固定于外转子电机(1)的转子上的宽径传动件(31)、以及与宽径传动件(31)以相同线速度连动的窄径传动件(32)，所述从动装置(2)包括支撑架(21)、以及穿设于支撑架(21)上并与窄径传动件(32)同轴连接的从动轴(22)，所述制动装置(4)设置于支撑架(21)上并用于控制从动轴(22)抱死或释放于支撑架(21)。
2.根据权利要求1所述的外转子电机刹车系统，其特征在于，所述制动装置(4)为连接支撑架(21)和从动轴(22)的失电制动器。
3.根据权利要求1所述的外转子电机刹车系统，其特征在于，所述制动装置(4)包括固定于从动轴(22)上并与从动轴(22)同步转动的摩擦片(41)、套设在从动轴(22)上并在从动轴(22)的轴向上移动的制动片(42)、以及用于控制制动片(42)抵接或远离摩擦片(41)以抱死或释放外转子电机(1)的控制机构(43)。
4.根据权利要求3所述的外转子电机刹车系统，其特征在于，所述控制机构(43)包括设置于制动片(42)远离摩擦片(41)一侧的支撑架(21)上的电磁吸附件(431)、以及连接制动片(42)和支撑架(21)的复位弹簧(432)，所述制动片(42)具有铁磁性，所述复位弹簧(432)用于将制动片(42)抵紧在摩擦片(41)上，所述电磁吸附件(431)通电以控制制动片(42)脱离于摩擦片(41)。
5.根据权利要求1所述的外转子电机刹车系统，其特征在于，所述宽径传动件(31)和窄径传动件(32)均为齿轮盘且相互啮合。
6.根据权利要求1所述的外转子电机刹车系统，其特征在于，所述宽径传动件(31)和窄径传动件(32)均为轮盘且通过带传动。
7.根据权利要求1所述的外转子电机刹车系统，其特征在于，所述宽径传动件(31)和窄径传动件(32)均为齿轮盘且通过链传动。
8.根据权利要求4所述的外转子电机刹车系统，其特征在于，所述支撑架(21)包括两个固定板(211)、一个挡板(212)和一个连接板(213)，两个固定板(211)均位于挡板(212)的同侧且均与挡板(212)平行设置，所述连接板(213)设置于两个固定板(211)和挡板(212)的一侧，所述连接板(213)一体连接于挡板(212)和两个固定板(211)的端面；所述从动轴(22)为圆轴且穿设于两个固定板(211)上并与固定板(211)通过轴承连接；所述窄径传动件(32)位于两个固定板(211)之间并与从动轴(22)键连接，所述摩擦片(41)与从动轴(22)通过键连接，所述摩擦片(41)和制动片(42)均位于支撑架(21)中部固定板(211)和挡板(212)之间，所述摩擦片(41)相比制动片(42)靠近挡板(212)；所述电磁吸附件(431)设置于支撑架(21)中部的固定板(211)上。
9.一种低速运动装置，其特征在于，包括轮毂(5)和如权利要求1~8任意一项所述的外转子电机(1)刹车系统，所述外转子电机(1)安装于轮毂(5)中。
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